JP6726872B2

JP6726872B2 - 点灯装置および照明装置

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Publication number: JP6726872B2
Application number: JP2016001930A
Authority: JP
Inventors: 伸介皆木; 河野　忠博; 忠博河野; 貢豊嶋
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-01-07
Filing date: 2016-01-07
Publication date: 2020-07-22
Anticipated expiration: 2036-01-07
Also published as: JP2017123277A

Description

本発明は、点灯装置と、この点灯装置を用いた照明装置に関する。

従来例として、特許文献１に記載のＬＥＤ照明装置を例示する。特許文献１に記載のＬＥＤ照明装置のＬＥＤランプ本体は、ＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子が実装される基板と、ＬＥＤ素子が実装される基板と同一の基板に搭載されてＬＥＤ素子を点灯させる点灯回路用の回路部品とを備える。基板には、スリットが形成されており、基板の前面、裏面は、それぞれスリットの内側（中心部側）、外側（外周部側）の２つのエリアに分割されている。基板の前面は、スリットを境に、外周部側がＬＥＤ素子を基板に搭載するためのＬＥＤ素子搭載エリアで、中心部側がＬＥＤ素子と点灯回路の回路部品を搭載するための混載エリアとで構成されている。混載エリアに対応する裏面には、点灯回路の回路部品を搭載するための回路部品搭載エリアが形成されている。

特開２０１５−１５９０２０号公報

ところで、特許文献１記載のＬＥＤ照明装置において、基板の前面には、ＬＥＤ素子が実装される導体が形成され、基板の裏面には、点灯回路の回路部品が実装される導体が形成される。基板の前面に形成される導体パターンの面積比と、基板の裏面に形成される導体パターンの面積比が異なる場合、例えば、半田付け作業などで基板に熱を加えた場合、熱の影響により基板の反りが発生してしまうことがある。

本発明は、上記事由に鑑みてなされており、熱による基板の反りを抑制する点灯装置および照明装置を提供することを目的とする。

本発明の点灯装置は、基板の一面に第１導体が形成され、前記基板の他面に第２導体が形成されるプリント配線板と、点灯回路とを備え、前記基板の一面には、固体発光素子が実装され、前記固体発光素子は、前記第１導体に電気的に接続され、前記点灯回路は、前記基板に実装される回路部品で構成され、前記固体発光素子に点灯電力を供給し、前記回路部品は、前記第２導体に電気的に接続され、前記基板の一面および他面のそれぞれにおいて、板面の面積に対してこの板面上に形成された全ての導体パターンの面積の比を面積比として、前記基板の一面および他面のうち、前記面積比が小さい面を第１面とし、前記面積比が大きい面を第２面とし、前記第１面には、前記第１面の面積比と前記第２面の面積比との差を少なくするように第３導体が設けられ、前記第３導体は、前記第１導体および前記第２導体に電気的に接続しておらず、前記第１導体及び前記第２導体のうち前記第１面に形成されている導体は、前記第１面の外縁に沿って環状に形成され、前記第３導体は、前記第１導体及び前記第２導体のうち前記第１面に形成されている前記導体の内周縁よりも内側に形成されていることを特徴とする。

本発明の照明装置は、上記の点灯装置と、前記プリント配線板に実装される前記固体発光素子と、前記点灯装置を収容する器具本体とを備えることを特徴とする。

本発明の点灯装置と照明装置は、熱による基板の反りを抑制することできるという効果がある。

実施形態に係る照明装置を示す分解斜視図である。実施形態に係る基板を示す下面図である。実施形態に係る基板の導体を示す下面図である。実施形態に係る、回路部品および光源を実装した基板を示す下面図である。実施形態に係る基板の導体を示す上面図である。実施形態に係る点灯装置を示す下面図である。実施形態に係る変形例１の点灯装置を示す下面図である。実施形態に係る変形例２の点灯装置を示す下面図である。

以下の実施形態は、点灯装置および照明装置に関し、より詳細には、光源に電力を供給する点灯装置、およびこの点灯装置を備える照明装置に関する。以下、点灯装置および照明装置の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態の照明装置１０は、複数の固体発光素子、例えば発光ダイオード、を光源とし、天井に取り付けられる照明装置である。なお、以下の説明において特に断りのない限り、点灯装置１から見て図１における天井１００を上方として、上下方向を規定する。なお、この方向は、本実施形態の点灯装置１および照明装置１０の使用状態を限定する趣旨ではない。また、以下に説明する構成は、本発明の一例に過ぎず、本発明は下記の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、本発明にかかる技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

照明装置１０は、図１に示すように、点灯装置１と、器具本体２と、保護カバー３と、光源４と、点灯回路カバー５１と、光源カバー５２と、グローブ６とを備えている。

天井１００には、器具本体２を支持し、かつ器具本体２に商用電源などの交流電源から交流電力を供給する電源ソケットである取付部材７１が設けられている。取付部材７１は、例えば、引掛けシーリングや引掛けローゼットである。取付部材７１には、円柱状のアダプタ７２が機械的かつ電気的に接続される。

器具本体２は、金属によって円盤状に形成されている。器具本体２の中央には、アダプタ７２を通すために開口した円形状の貫通孔２１が設けられている。貫通孔２１の周囲には、上向きに窪んだ円環状の凹所２２が設けられている。凹所２２には、点灯装置１が収容される。

器具本体２の下面の中央には、扁平な円筒状に形成された固定部材２３がビスなどを用いて器具本体２に固定される。固定部材２３の内径は、貫通孔２１の径と略同じである。また、固定部材２３は、貫通孔２１と略同心となるように器具本体２に固定されている。固定部材２３には、アダプタ７２が取り付けられる。より詳細には、アダプタ７２は、側面に引掛爪７２１を有する。引掛爪７２１が固定部材２３に引っ掛かることで、固定部材２３がアダプタ７２に固定される。

器具本体２の下面には、固定部材２３の周面を覆うようにして保護カバー３が取り付けられている。保護カバー３は、固定部材２３と同様の扁平な円筒状に形成されている。保護カバー３の内径は、固定部材２３の外径よりも大きい。また、保護カバー３は、貫通孔２１および固定部材２３と略同心となるように器具本体２に取り付けられる。器具本体２に保護カバー３を取り付けることで、アダプタ７２は、その下部のみが露出するように保護カバー３によって覆われる。このため、保護カバー３によりアダプタ７２が保護される。

器具本体２の下面には、さらに３つのグローブ取付部材２４が設けられている。これらグローブ取付部材２４は、器具本体２の外周縁に沿って設けられており、グローブ６が着脱自在に取り付けられる。

器具本体２の下面には、点灯装置１が取り付けられる。点灯装置１は、基板１１１に導体が形成されるプリント配線板１１と、点灯回路１２とを備える。点灯回路１２は、外部の交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して、プリント配線板１１に実装される光源４に供給する。光源４は、点灯回路１２から供給された直流電力によって点灯する。点灯装置１は、例えばビスなどを用いて器具本体２に固定されている。基板１１１は、四隅が円弧状に湾曲した略矩形板状に形成されている。基板１１１の中央には、基板１１１の厚み方向に貫通する円形の孔１３が設けられている。

基板１１１の下面１１１Ａ（第１面）は、図２に示すように、外側領域１１２と、内側領域１１３と、中間領域１１４とによって構成されている。

外側領域１１２は、図２に示すように、基板１１１の外縁に沿った円環状の領域である。下面１１１Ａの外側領域１１２には、図３に示すように、光源４が実装されるための導体パターンである第１導体１４が形成されている。第１導体１４は、銅箔などの金属性の導体である。外側領域１１２には、図４に示すように、例えば、光源４である複数の表面実装型の発光ダイオード（ＬＥＤ、Light Emitting Diode）４１が実装される。つまり、複数の発光ダイオード４１は、下面１１１Ａの外側領域１１２に形成された第１導体１４に実装されて電気的に接続されている。

なお、本実施形態において、複数の発光ダイオード４１は、径方向に２列に並んで環状に配置されている。また、固体発光素子は、発光ダイオード４１だけに限定する趣旨ではなく、エレクトロルミネセンス素子などであってもよい。

内側領域１１３は、図２に示すように、孔１３の周囲にある円環状の領域である。内側領域１１３には、図４に示すように、点灯回路１２を構成する複数の回路部品１２１が装着される。複数の回路部品１２１は、例えば、抵抗、コンデンサ、インダクタ、スイッチング素子などのリード部品である。基板１１１の内側領域１１３に対向する上面１１１Ｂ（第２面）の領域には、図５に示すように、複数の回路部品１２１が電気的に接続される第２導体１５が形成されている。第２導体１５は、銅箔などの金属性の導体である。複数の回路部品１２１は、基板１１１の下面１１１Ａから実装されて、基板１１１の上面１１１Ｂに形成された第２導体１５に半田付けされる。つまり、複数の回路部品１２１は、内側領域１１３に形成されているスルーホールにリードが挿入されて、上面１１１Ｂに形成されている第２導体１５に電気的に接続される。また、下面１１１Ａには、図３に示すように、接続部１８が形成されている。接続部１８には、銅箔などの金属性の導体によって形成されている。接続部１８は、第１導体１４と第２導体１５との間を電気的に接続している。下面１１１Ａ上の接続部１８は、基板１１１のスルーホールを通って上面１１１Ｂ上の第２導体１５と電気的に接続している。つまり、第２導体１５は、接続部１８を介して第１導体１４と電気的に接続している。

なお、内側領域１１３には、照明装置１０の操作器であるリモートコントローラからの赤外線信号を受光する受光部２５が設けられている（図４参照）。基板１１１の内側領域１１３にはケース２５１が設けられており、受光部２５は、平面視におけるケース２５１の開口部２５２の内側に配置されている（図１参照）。

基板１１１の外側領域１１２に対向する上面１１１Ｂの領域には、図５に示すように放熱体１６が設けられている。放熱体１６は、例えば、銅箔などの金属性の導体である。基板１１１の上面１１１Ｂにおいて、放熱体１６は、外側領域１１２と対向するように環状に設けられている。放熱体１６は、基板１１１を介して複数の発光ダイオード４１と熱的に結合しており、発光ダイオード４１の点灯により発生する熱を外部へと放熱する。

ところで、基板１１１の下面１１１Ａには、第１導体１４と接続部１８とが形成され（図３参照）、上面１１１Ｂには、第２導体１５と放熱体１６とが形成されている（図５参照）。下面１１１Ａの面積に対して下面１１１Ａ上に形成される全ての導体パターンの面積の比を下面１１１Ａの面積比（残銅率）とし、上面１１１Ｂの面積に対して上面１１１Ｂ上に形成される導体パターンの面積の比を上面１１１Ｂの面積比（残銅率）とする。図３および図５に示すように、下面１１１Ａに形成される全ての導体パターンは、第１導体１４および接続部１８の導体パターンである。上面１１１Ｂに形成される全ての導体パターンは、第２導体１５および放熱体１６の導体パターンである。ここでは、下面１１１Ａの残銅率は、上面１１１Ｂの残銅率よりも小さい。この場合、下面１１１Ａの残銅率と上面１１１Ｂの残銅率が異なることで、発光ダイオード４１および回路部品１２１を半田づけする場合など、基板１１１に熱が印加されると、基板１１１の反りが生じ易くなる。

そこで、下面１１１Ａの残銅率と上面１１１Ｂの残銅率との差を少なくするために、下面１１１Ａには第３導体１７Ａが形成される。

中間領域１１４は、図２に示すように、基板１１１の径方向において外側領域１１２と内側領域１１３の間の領域である。中間領域１１４には、図６に示すように、４つの第３導体１７Ａが形成される。４つの第３導体１７Ａのそれぞれは、例えば、銅箔などの金属製の導体によって、外側領域１１２の内周縁の四隅付近に、半円形状に形成されている。４つの第３導体１７Ａのそれぞれは、第１導体１４および第２導体１５のいずれにも電気的に接続していない。４つの第３導体１７Ａのそれぞれは、電気的に独立した導体である。

なお、変形例１として、中間領域１１４には、図７に示すように、第３導体１７Ｂが形成されてもよい。第３導体１７Ｂは、外側領域１１２の内周縁および内側領域１１３の外周縁に沿うように一部破断した環状に形成される。第３導体１７Ｂは、接続部１８の周辺を避けて接続部１８と電気的に接続しないように形成される。

また、変形例２として、例えば、点灯装置１の下面１１１Ａには、図８に示すように、第３導体１７Ｃが形成されてもよい。第３導体１７Ｃは、少なくとも一部が下面１１１Ａの内側領域１１３内に形成されている。つまり、第３導体１７Ｃは、基板１１１の厚み方向（上下方向）において、第２導体１５と重なるように、下面１１１Ａに形成されている。このように第３導体１７Ｃが形成されることで、点灯装置１に熱が印加されても、下面１１１Ａおよび上面１１１Ｂの基板１１１の厚み方向に重なる位置で導体が膨張および収縮するので、点灯装置１は、基板１１１の反りを抑制することができる。ただし、第３導体１７Ｃは、複数の回路部品１２１のいずれにも機械的かつ電気的に接続されないように形成される。

本実施形態の点灯装置１では、基板１１１と導体とでは熱膨張率が異なる。したがって、下面１１１Ａの残銅率と上面１１１Ｂの残銅率とが異なると、基板１１１に対して曲げ応力が発生し、基板１１１の反りが発生し易くなる。そこで、本実施形態の点灯装置１は、下面１１１Ａに第３導体１７Ａ、または１７Ｂ、または１７Ｃが形成されることで、下面１１１Ａの残銅率および上面１１１Ｂの残銅率の差を少なくする。そして、点灯装置１は、下面１１１Ａの導体による曲げ応力と上面１１１Ｂの導体による曲げ応力を相殺することができる。したがって、点灯装置１は、熱による基板１１１の反りを抑制することができる。

なお、本実施形態の点灯装置１において、第３導体１７Ａ，１７Ｂは基板１１１の下面１１１Ａに形成されている。しかしながら、例えば、基板１１１の上面１１１Ｂの残銅率が、基板１１１の下面１１１Ａの残銅率より小さい場合、第３導体は、上面１１１Ｂに形成される。この場合、基板１１１の上面１１１Ｂが第１面となり、下面１１１Ａが第２面となる。第３導体の数および形状は、本実施形態の数および形状に限定されるものではない。

照明装置１０には、図１に示すように、内側領域１１３を覆う金属性の点灯回路カバー５１と、外側領域１１２を覆う透光性を有する光源カバー５２とが設けられている。

点灯回路カバー５１は、上面に開口し、下面の径寸法が上面の径寸法よりも小さくなるような鉢状に形成されている。点灯回路カバー５１には、アダプタ７２の下面を露出させるように、底壁に貫通孔５１２が設けられている。また、点灯回路カバー５１は、上端縁にフランジ５１１を有する。点灯回路カバー５１は、点灯回路１２を構成する複数の回路部品１２１に接触しないようにして、内側領域１１３を下側から覆う。さらに、点灯回路カバー５１は、内側領域１１３に設けられた受光部２５のケース２５１を避けるように、切欠け部５１３が設けられている。これにより、金属製の点灯回路カバー５１によって受光部２５が覆われることを防止する。

点灯回路カバー５１は、例えば、フランジ５１１に設けられた突部を基板１１１に設けられた孔に差し込むことで、基板１１１に位置決めされる。そして、点灯回路カバー５１は、例えばビスなどを用いて基板１１１に固定される。

光源カバー５２は、上面が開口した円盤状に形成されており、光源４を構成する複数の発光ダイオード４１に接触しないようにして、外側領域１１２を下側から覆う。光源カバー５２の下面には、厚み方向に貫通する円形状の窓孔５２１が設けられている。この窓孔５２１を通して点灯回路カバー５１が外部に露出する。光源カバー５２は、例えば、光源カバー５２に設けられた突部を基板１１１に設けられた孔に差し込むことで、基板１１１に位置決めされる。光源カバー５２は、例えば、ビスなどを用いて点灯回路カバー５１の下方から押さえるようにして基板１１１に固定される。本実施形態の照明装置１０では、点灯回路カバー５１の取り付けに用いられるビスと、光源カバー５２の取り付けに用いられるビスと共用している。

また、光源カバー５２の窓孔５２１の内周縁には受光部２５のケース２５１を下側から覆う受光カバー５２２が設けられている。受光カバー５２２は、受光部２５が赤外線信号を受光できるように透光性を有する材料で形成されている。光源カバー５２は、例えば、光源カバー５２に設けられた突部を基板１１１に設けられた孔に差し込むことで、基板１１１に位置決めされる。

器具本体２には、４つのグローブ取付部材２４を用いて、グローブ６が取り付けられる。グローブ６は、例えば、乳白色の透光性を有する材料により形成される。グローブ６は、器具本体２に取り付けられることで、基板１１１、点灯回路カバー５１、および光源カバー５２を下側から覆う。

本実施形態の照明装置１０は、上述の点灯装置１を使用しているので、熱による基板１１１の反りを抑制することができる。

本実施形態の点灯装置１は、基板１１１の一面に第１導体１４が形成され、基板１１１の他面に第２導体１５が形成されるプリント配線板１１と、点灯回路１２とを備えている。基板１１１の一面には、発光ダイオード（固体発光素子）４１が実装されている。発光ダイオード４１は、第１導体１４に電気的に接続されている。点灯回路１２は、基板１１１に実装される回路部品１２１で構成され、発光ダイオード４１に点灯電力を供給している。回路部品１２１は、第２導体１５に電気的に接続されている。基板１１１の一面および他面のそれぞれにおいて、板面の面積に対してこの板面上に形成された全ての導体パターンの面積の比を面積比として、基板１１１の一面および他面のうち、面積比が小さい面を第１面（下面１１１Ａ）とし、面積比が大きい面を第２面（上面１１１Ｂ）とする。第１面には、第１面の面積比と第２面の面積比との差を少なくするように第３導体１７Ａ、または１７Ｂ、または１７Ｃが設けられている。第３導体１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃは、第１導体１４および第２導体１５に電気的に接続していない。

本実施形態の点灯装置１は、上述のように形成されるので、熱による基板１１１の反りを抑制することができる。

本実施形態の点灯装置１は、第３導体１７Ｃを含む第１面（下面１１１Ａ）の導体と、第２面（上面１１１Ｂ）の導体とが、基板１１１の厚み方向から見て少なくとも一部が互いに重なる位置に形成されていることが好ましい。

本実施形態の点灯装置１が上述のように形成されると、第３導体１７Ｃの導体パターンと第２導体のパターンとが互いに重なる位置で熱によって膨張および収縮する。したがって、点灯装置１は、下面１１１Ａの導体による曲げ応力と上面１１１Ｂの導体による曲げ応力が相殺し易くなり、熱による基板１１１の反りをより抑制することができる。

本実施形態の点灯装置１において、第１導体１４は、第１面（下面１１１Ａ）の外縁に沿って環状に形成されることが好ましい。第３導体１７Ａ、または１７Ｂは、第１導体１４の内周縁よりも内側に形成されていることが好ましい。

本実施形態の点灯装置１が上述のように構成されると、下面１１１Ａの空き領域（中間領域１１４）に第３導体１７Ａ、または１７Ｂが形成されるので、基板１１１の大型化を防ぐことができる。

本実施形態の照明装置１０は、点灯装置１と、プリント配線板１１に実装される発光ダイオード（固体発光素子）４１と、点灯装置１を収容する器具本体２とを備える。

本実施形態の照明装置１０は、上述のように構成されるので、熱による基板１１１の反りを抑制することができる。

１点灯装置
１０照明装置
１１プリント配線板
１１１Ａ下面（第１面）
１１１Ｂ上面（第２面）
１２点灯回路
１２１回路部品
１１１基板
１４第１導体
１５第２導体
１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ第３導体
２器具本体
４１発光ダイオード（固体発光素子）

Claims

基板の一面に第１導体が形成され、前記基板の他面に第２導体が形成されるプリント配線板と、点灯回路とを備え、
前記基板の一面には、固体発光素子が実装され、
前記固体発光素子は、前記第１導体に電気的に接続され、
前記点灯回路は、前記基板に実装される回路部品で構成され、前記固体発光素子に点灯電力を供給し、
前記回路部品は、前記第２導体に電気的に接続され、
前記基板の一面および他面のそれぞれにおいて、板面の面積に対してこの板面上に形成された全ての導体パターンの面積の比を面積比として、前記基板の一面および他面のうち、前記面積比が小さい面を第１面とし、前記面積比が大きい面を第２面とし、
前記第１面には、前記第１面の面積比と前記第２面の面積比との差を少なくするように第３導体が設けられ、
前記第３導体は、前記第１導体および前記第２導体に電気的に接続しておらず、
前記第１導体及び前記第２導体のうち前記第１面に形成されている導体は、前記第１面の外縁に沿って環状に形成され、
前記第３導体は、前記第１導体及び前記第２導体のうち前記第１面に形成されている前記導体の内周縁よりも内側に形成されている
ことを特徴とする点灯装置。
前記第３導体を含む前記第１面の導体と、前記第２面の導体とが、前記基板の厚み方向から見て少なくとも一部が互いに重なる位置に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の点灯装置。
請求項１又は２に記載の点灯装置と、前記プリント配線板に実装される前記固体発光素子と、前記点灯装置を収容する器具本体とを備える
ことを特徴とする照明装置。